Filtrado, purificación y potabilización del agua procedente de cauces de agua en el entorno natural

El agua es una importante vía de transmisión de enfermedades. Esta puede estar contaminada por virus, bacterias, protozoos y huevos y larvas microscópicas de algunos gusanos, procedentes de las heces humanas y de los animales.

En el entorno natural debemos tratar siempre con recelo cualquier fuente de agua que encontremos. Como indican algunos organismos encargados del Control y Prevención de Enfermedades, en ninguna parte del mundo existe agua superficial que esté libre de los quistes microscópicos de Giardia, causante de una enfermedad parasitaria llamada giardiasis.  Y no es el único parásito presente, el Cryptosporidium se encuentra en aguas superficiales de los espacios naturales, en ocasiones con más frecuencia y en mayor cantidad que la Giardia. Incluso se han detectado parásitos en cabeceros de arroyos de montaña.

Existen diferentes cauces por los que estos patógenos llegan a contaminar las aguas. En el caso de la Giardia, al igual que otros muchos microorganismos intestinales, su diseminación se produce por vía fecal-oral.  Los animales o las personas pueden defecar directamente en el agua o en sus proximidades y los quistes pueden llegar al agua en crecidas, arrastrados por la lluvia, o en los pies de animales o personas.

 

Microorganismos causantes de enfermedades que pueden estar presentes en el agua

 

Virus (Hepatitis A, Polio, Norovirus, Rotavirus)

  • Pequeños parásitos 0.02 - 0.2 micrones
  • Sólo puede propagarse en células vivas, ya que no poseen su propio metabolismo
  • Entran en el agua potable a través de heces de animales y humanas
  • Comunes en zonas donde las aguas residuales pueden entrar en el agua potable

 

Bacterias (Escherichia coli, Salmonela, Cólera)

  • Organismo monocelular de 0,2 a 5 micras de tamaño
  • Se propaga rápidamente en ambientes cálidos y particularmente en agua, dependiendo del suministro de nutrientes
  • Se convierten en peligrosos si se mezclan con heces humanas o de animales en el agua potable

 

Protozoos (Giardia, Cryptosporidium, Amebas)

  • Organismos animales de una sola célula, de 1 a 15 micras de tamaño, que como las bacterias se introducen en el agua potable a través de heces animales y humanas
  • Estos parásitos duros forman quistes, que conducen a enfermedades gastrointestinales agudas en los seres humanos
  • Común en agua superficial no filtrada. También se han encontrado en el agua potable 
  • Una sola célula es todo lo que se necesita para una infección

 

Sistemas de eliminación de patógenos presentes en el agua

 

Ebullición

Calentar agua hasta el punto de ebullición durante al menos un minuto es la forma más eficaz de eliminar los microorganimos patógenos del algua (protozoos, bacterias, virus y huevos y larvas). Es importante tener en cuenta el tiempo que se emplea en calentar el agua hasta la ebullición y la temperatura que alcanza, ya que contribuye al proceso de potabilización. A nivel del mar el agua llega a ebullición a los 100°C, a 3.000 metros de altitud el punto de ebullición es a los 89°C y a 5.000 metros es de  83°C. En estos casos puede ser necesario aumentar el tiempo de ebullición de 1 a 4 minutos.

La principal desventaja de este sistema es el tiempo empleado y la necesidad de combustible para llevar el agua a ebullición. 

 

Filtros

La filtración es una forma de eliminar patógenos del agua, pero dependiendo del tipo de filtro será efectivo o no contra algunos de ellos.  La clave principal de los filtros esta en el tamaño de los poros ya que este determina lo que el filtro es capaz de retener. En general los virus atraviesan todos los filtros porque son demasiado pequeños para ser retenidos por sus poros. Algunos filtros, como el Survivor Filter Pro con un tamaño de poro de 0.01 micrones son capaces de retener también los virus.

Para eliminar las bacterias intestinales hacen falta poros de 0.2 micrones o menos, mientras que para eliminar protozoos como la giardia son suficiente con un filtro de menos de 0.5 micrones. Para los huevos y las larvas es suficiente con filtros de poro inferior a 20 micrones.   

Filtros de agua
Distintos tipos de filtros de agua. De izquierda a derecha: Filtro de Katadin Vario accionado por bombeo manual (se rosca una botella a su parte inferior, se pone el tubo en el agua y se acciona manualmente la bomba) - Filtro por gravedad Platypus GravityWorks (En una bolsa se recoge el agua, se pone elevada y la gravedad hace que el agua atraviese el filtro hacia el otro deposito) - Filtro de succión LifeStraw (se utiliza como una pajita, la parte interior del filtro se sumerge en el agua y succionamos directamente por la parte superior)

Los filtros son capaces de filtrar una cantidad de agua por minuto que se indica en cada modelo, pero esta cantidad se ve alterada por el estado de turbidez del agua y el estado de conservación del filtro. Estos son por tanto dos puntos que debemos cuidar, por un lado elegir zonas de recogida de agua lo más clara posible y evitando que el pie del filtro que sumergimos toque el suelo (en los casos de filtros de bombeo). Por otro lado tenemos que mantener nuestro filtro y limpiarlo con regularidad.

Aunque los filtros no garantizan protección contra los contaminantes químicos del agua, algunos modelos llevan carbón activado, que tiene la capacidad de absorber ciertas sustancias químicas.

 

Halógenos

Los halógenos que se utilizan para potabilizar el agua son el cloro y el yodo. Los halógenos funcionan bien sobre los virus y bacterias pero algunos protozoos suelen mostrar resistencia. La acción del halógeno puede verse reducida por el pH del agua así como la cantidad de materia orgánica en ella (se puede necesitar hasta un 50% más de tiempo de contacto para inactivar virus a pH 7 que a pH 6 ).

Tenemos que tener en cuenta dos factores para valorar la eficacia del halógeno, que son la concentración del mismo y el tiempo de exposición. Si multiplicamos la concentración de halógeno en mg/l por el tiempo de contacto con los patógenos en minutos obtenemos la 'constante de concentración por tiempo' (Ct).

Las bacterias son las que tienen una Ct menor. Los virus tiene una constante mayor, pero el problema lo encontramos con los protozoos y sus quistes, algunos con Ct muy altas son considerados resistentes a los halógenos.

La temperatura del agua también afecta la constante Ct. Una disminución de 10°C aumenta la constante Ct a poco más del doble. Esto quiere decir que en agua muy fría, como la que podemos encontrar en muchas zonas de montaña, la constante Ct es mucho más alta que en zonas bajas y por tanto debemos aumentar la concentración de halógeno o aumentar el tiempo de exposición.

A una temperatura de 20-25°C una concentración de cloro de 2mg/L y un tiempo de exposición de 30 minutos se considera suficiente frente a virus, bacterias, protozoos y quistes (excepto de Cryptosporidium), es decir una constante Ct de 60 mg/L·min.

El yodo presenta algunas ventajas frente al cloro para su uso en montaña. El yodo se inativa menos por las sustancias orgánicas presentes en el agua y protege frente a los protozoos y los quistes (excepto  Cryptosporidium) dejando un sabor en el agua más aceptable al paladar. 

Una variante más potente que el cloro ordinario es el dióxido de cloro, con capacidad de inactivar incluso los quistes de Cryptosporidium con un un Ct aceptable.  Este compuesto es muy volátil y para poder utilizarlo en la montaña es necesario producirlo en el momento que se necesita. Actualmente se comercializan diferentes preparados compuestos de dos sustancias que tienen que ser premezcladas aparte antes de añadirse al agua.

 

Luz ultravioleta

Un potente sistema de eliminar patogenos en el agua es aplicarle luz ultravioleta.  Cuando las bacterias, los virus y los protozoos se exponen a las longitudes de onda germicidas de la luz ultravioleta, se vuelven incapaces de reproducirse e infectar.

Es un sistema rápido, no utiliza productos químicos y por tanto no altera el sabor del agua. Existen productos portátiles para la purificación de agua en entornos naturales.  Estos sistemas utilizan baterías para alimentar la lampara ultravioleta y su duración depende del modelo. Por ejemplo el SteriPEN Clasic 3 utiliza 4 baterías AA que pueden tratar hasta 100 litros de agua usando baterías recargables (150 litros usando baterías de lítio).

Los sistemas de tratamiento ultravioleta funcionan independientemente de la temperatura del agua. Este no es un sistema de filtrado y por tanto no mejora la turbidez del agua. Si el agua que vamos a purificar con la lampara UV esta muy turbia es necesario filtrarla antes para evitar que las partículas en el agua impidan que la luz realice su trabajo y deje algunas zonas ocultas a la luz. Además es recomendable remover suavemente el recipiente o la lampara para llegar bien a todo el contenido. 

 

Combinación de sistemas

La mejor manera de garantizar un agua limpia y libre de patógenos es la combinación de alguno de estos sistemas. Creo que de una forma u otra siempre es necesario filtrar el agua para eliminar al menos partículas en suspensión (y el mayor número de patógenos).

Filtrar y purificar agua
Para obtener un agua de calidad en ocasiones es necesario combinar distintos tipos de tecnología en la purificación de agua. Un filtro de bomba de agua con poros de 0.2 micrones y una lampara de luz UV complementan las posibles carencias de un solo dispositivo y nos permite tener agua purificada en apenas 2 minutos/L y sin ningún tipo de sabor desagradable

Incluso para el agua de cocinar prefiero pasarla primero por un filtro. El filtro debe tener poros de 0.2 micrones o menos. Posteriormente podemos usar un halógeno, que sera mucho más efectivo al tener solo que eliminar virus y no tener apenas materia en suspensión en el agua, o, como en mi caso, usar una lámpara UV para purificarla. Usando un filtro + una lampara UV podemos tener agua purificada en apenas 2 minutos/L. La principal desventaja de este método es el peso. Un filtro con bomba como el Katadin Vario con los tubos y la funda tiene un peso de 529 gramos y un volumen considerable. El SteriPEN Classic 3 pesa 126 gramos más 110 gramos de 4 pilas AA. Esto nos da 765 gramos (dependiendo el caso uso filtros y lamparas UV algo más ligeros), que si lo comparamos al peso de un halógeno puede resultar excesivo. En mi opinión, la rapidez, facilidad, garantías y calidad del agua resultante merecen la pena.  

 

Recomendaciones del Ministerio de Sanidad para el tratamiento de aguas de dudosa calidad

  • Calentar el agua hasta el punto de ebullición durante al menos un minuto es la forma más eficaz de eliminar todos los microorganismos patógenos que originan enfermedades
  • Si no es posible hervir el agua, la desinfección química del agua transparente, no turbia es eficaz para eliminar las bacterias y los virus y algunos protozoos (pero no, el Cryptosporidium, por ejemplo). El cloro y el yodo son los productos químicos más frecuentemente utilizados para la desinfección
  • Deberá utilizarse un producto que combine la desinfección con cloro con la coagulación/floculación (es decir, la precipitación química), cuando se disponga de él, ya que estos productos eliminan cantidades significativas de protozoos, además de destruir las bacterias y los virus
  • Si el agua turbia (es decir, no transparente, o con materia sólida suspendida) va a desinfectarse con productos químicos, debe aclararse de antemano, por ejemplo, dejando que las impurezas se depositen o mediante filtración
  • También hay disponibles dispositivos portátiles de punto de uso, probados y clasificados para eliminar protozoos y algunas bacterias. Los tipos más frecuentes son los filtros cerámicos, de membranas y de bloque de carbono. Es crucial seleccionar el tamaño de poro del filtro más apropiado y se recomienda que el poro de los materiales filtrantes tenga un tamaño de 1 micrómetro o menos para garantizar la eliminación de Cryptosporidium en el agua transparente
  • A no ser que se hierva el agua, se recomienda una combinación de tecnologías (ej. la filtración seguida de la desinfección química o la ebullición), ya que la mayoría de los dispositivos de filtración de punto de uso no eliminan ni destruyen los virus. Los dispositivos de ósmosis inversa (filtración mediante poros muy finos que retiene las sales disueltas en el agua) y de ultrafiltración (filtración mediante poros finos que permite pasar las sales disueltas pero retiene los virus y otros microbios) en teoría pueden eliminar todos los patógenos
  • Con frecuencia, tras el tratamiento químico, se utiliza un filtro de carbono para mejorar el sabor y, en el caso del tratamiento con yodo, para eliminar el exceso de yodo

 


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